(57)【要約】【課題】  被計測水中に浸漬されたセンサに付着した汚れを効果的に除去して常に高い測定精度を保つことができる汚れ除去方法を提供する。【解決手段】  投光部から被計測水中に照射した光の上記被計測水を透過した透過光、前記被計測水に含まれる懸濁物により散乱された散乱光、および上記懸濁物により反射された反射光の少なくとも１つを受光する濃度センサの汚れを洗浄するに際し、前記投光部と受光部との間に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入して、前記濃度センサに付着した汚れを除去する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁液からなる被計測水中に設置され、前記被計測水の物性や不純物量を計測するセンサの汚れを除去するに際し、
前記センサの汚れ付着部に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入して、前記センサに付着した汚れを除去することを特徴とする汚れ除去方法。
【請求項２】
投光部から被計測水中に照射した光の上記被計測水を透過した透過光、前記被計測水に含まれる懸濁物により散乱された散乱光、および上記懸濁物により反射された反射光の少なくとも１つを受光する受光部を備えた濃度センサの汚れを除去するに際し、
前記投光部と前記受光部との間に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入して、前記濃度センサに付着した汚れを除去することを特徴とする汚れ除去方法。
【請求項３】
前記投光部と前記受光部との間への気液混合流の導入は、前記濃度センサの投光部および受光部を洗浄するものであって、
前記気液混合流は、前記投光部と前記受光部との間を旋回する旋回流からなるものである請求項２に記載の汚れ除去方法。
【請求項４】
前記気液混合流は、複数の噴射ノズルを介して前記投光部と前記受光部との間に導入されるものであって、
複数の前記噴射ノズルは、互いに噴射方向をずらして配設し、各噴射ノズルから噴射される気液混合流によって、前記投光部と前記受光部との間を旋回する旋回流を発生させて、前記濃度センサに付着した汚れを除去することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の汚れ除去方法。
【請求項５】
複数の前記噴射ノズルは、各噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらして配置したものである請求項４に記載の汚れ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁液中に設置された各センサの汚れ除去方法に係り、特に光学式懸濁物濃度計に用いられる濃度センサの洗浄に好適な汚れ除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、懸濁液中に設置される各種のセンサは、汚れが付着しやすく、計測値に誤差が生じるため、汚れを除去する必要があった。被計測水の物性を計測するセンサとしては、例えば温度計、圧力計、粘度計、流量計、流速計、ｐＨ計、ＯＲＰ（酸化還元電位）計などがある。また、被計測水中の不純物量を計測するセンサとしては、例えば懸濁物濃度計、導電率計、各種イオンメータ、ＤＯ（溶存酸素）計、紫外線吸光度計、ＴＯＣ計、ＣＯＤ計、ＢＯＤ計、ＴＯＤ計などに用いられるセンサがある。
【０００３】
以下、センサを代表して懸濁物濃度計に用いられる濃度センサを例に背景技術について述べる。
懸濁物濃度計に用いられる濃度センサとしては、粒子状態検出用プローブを用いて被計測水に含まれる懸濁物の濃度を計測するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この種の濃度センサは、図５に示すように被計測水Ｍにレーザ光を照射する投光部１と、この投光部の近傍に設けられて被計測水を透過した透過光を受光する透過光受光部２T、被計測水に含まれる懸濁物により散乱または反射した光をそれぞれ受光する散乱光受光部２Ｓおよび反射光受光部２Rの少なくとも一つが設けられて、これらの受光部２（２T，２S，２R）が受光した光のレベルから、被計測水に含まれる懸濁物の濃度を測定する濃度測定部３を備えた光学式懸濁物濃度計に適用される。
【０００４】
ところで上述した濃度センサにあっては、投光部１や受光部２の表面に浮遊物や汚泥が付着することが往々にしてあり、これらが付着するとセンサの検知精度が低下することが否めない。したがって、投光部１の投光面および受光部２の受光面を常時或いは定期的に洗浄する必要がある。この種のセンサの洗浄に関する類似の技術として廃水処理や下水道等に提供される沈殿槽における沈殿槽内の上澄水と汚泥との界面レベルを超音波センサを用いて計測する超音波センサの洗浄方法が知られている（例えば、特許文献２，３および４を参照）
【特許文献１】特願２００２−３３７７７８号
【特許文献２】特開平９−３１８４２０号公報
【特許文献３】特開２００３−３０２２７９号公報
【特許文献４】特願２００４−０２８２５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述した汚れ除去方法にあっては、ノズルからセンサの送受信面に向かって水等の液体を噴射する方式であり、良好な洗浄が得られないという問題がある。つまり液体中で液体を噴射する方式は、センサ付近の液体を置換し、共存している固形物等を押し出す効果はあっても、洗浄のための液体の噴射速度が上澄水中で減殺されるため、センサに付着した汚れを剥離させることは難しい。また、液体の噴射速度を上げると、汚れの除去効果が上がる反面、噴射の拡散領域が狭くなり効果的な洗浄ができないという問題もある。
【０００６】
このようなことから、高圧の液体をセンサの送受信面に噴射する方式を採用するには、センサの全面に噴流が当たるように多数の噴射管を設け、且つ、互いの噴流が干渉しないように順番に噴射させる機構を設けたり、またはノズルの角度を任意の角度に変えられる可変ノズル機構とする等、複雑な機構をとる必要があった。このように液体をセンサの送受信面に噴射する方式にあっては、簡単な機構で十分な洗浄効果を得ることが難しいという問題がある。
【０００７】
また、上述した従来技術において、気体を被計測水中に噴射したときに形成される気液混合状態を利用してセンサを洗浄する方法もあるが、その発明は、該センサが比較的きれいな上澄水に浸漬された状態を想定してなされたものであり、被計測水に不純物が多く、特に懸濁物が多く含まれている場合は、センサ付近の液体を置換し、共存している固形物等を押し出す効果はあるものの、センサに付着した汚れを剥離させる効果が低くなり、したがってセンサに対して良好な洗浄が得られないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたものであり、その目的とするところは、被計測水中に浸漬されたセンサ、特に光学式濁質濃度計の投光部および受光部に付着した汚れを効果的に除去して常に高い測定精度を保つことができる汚れ除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明に係る汚れ除去方法は、請求項１に記載するように懸濁液からなる被計測水中に設置され、前記被計測水の物性や不純物量を計測するセンサの汚れを除去するに際し、前記センサの汚れ付着部に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入して、前記センサに付着した汚れを除去することを特徴としている。
上述の汚れ除去方法によれば、汚れ付着部に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を噴射するので、複雑な乱れを伴った撹拌力を生起し、付着した汚れを剥離し、押し出す効果を奏する。
【００１０】
また本発明に係る汚れ除去方法は、請求項２に記載するように投光部から被計測水中に照射した光の上記被計測水を透過した透過光、前記被計測水に含まれる懸濁物により散乱された散乱光、および上記懸濁物により反射された反射光の少なくとも１つを受光する受光部を備えた濃度センサの汚れを洗浄するに際し、前記投光部と前記受光部との間に被計測水よりも不純物含有量の少ない洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入して、前記濃度センサに付着した汚れを除去することを特徴としている。
【００１１】
上述の汚れ除去方法によれば、清浄な洗浄水に、例えば空気、炭酸ガス、酸素ガス、窒素ガス或いはアルゴンガス等を混合した気液混合状態の洗浄液をセンサの投光部および受光部に噴出する。つまり上述した汚れ除去方法は、洗浄液を気液混合流にすることによって、複雑な乱れを伴った撹拌力を生起し、濃度センサに付着した懸濁物を剥離させる力を得る。また、気液混合流は、気泡が大きくなって行く過程において拡散力を生み出し、洗浄によって濃度センサから剥離した懸濁物を押し出す効果をもたらす。また、被計測水よりも清浄な洗浄水を導入することで、センサに付着した懸濁物を剥離する効果を高め、かつ剥離した懸濁物の再付着を抑制することができる。それ故、上述した汚れ除去方法は、気液混合流を形成する清浄な洗浄水に加えて、この気液混合流に含まれるガス（泡）によって、効果的にセンサに付着した汚れを除去する。
【００１２】
また本発明に係る汚れ除去方法は、請求項３に記載するように前記濃度センサの投光部および受光部を洗浄するべく前記投光部と受光部との間への気液混合流を導入するものであって、この気液混合流を前記投光部と前記受光部との間で旋回する旋回流とすることを特徴としている。
上述の汚れ除去方法は、気液混合状態の洗浄水を旋回させながら濃度センサの投光部および受光部に導入する。このため、旋回流によって効果的にセンサの投光部および受光部に付着した汚れを除去することが可能となる。
【００１３】
また本発明に係る汚れ除去方法は、請求項４に記載するように前記気液混合流が複数の噴射ノズルを介して前記投光部と受光部との間に導入されるものである。この複数の前記噴射ノズルは、互いに噴射方向をずらして配設され、各噴射ノズルから噴射される気液混合流によって、前記投光部と前記受光部との間を旋回する旋回流を発生させている。
また本発明に係る汚れ除去方法は、請求項５に記載するように複数の前記噴射ノズルは、各噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらして配置することが望ましい。
【００１４】
上述の汚れ除去方法は、複数のノズルからセンサに対して噴出される気液混合流が、よりいっそう効果的に旋回流を生じるように配置したものとしている。それ故、上述の汚れ除去方法は、センサ近傍において効果的に旋回させた旋回流を作ることができ、その旋回流によりセンサに付着した汚れを除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明の汚れ除去方法においては、センサの汚れ付着部に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入しているので、清浄な洗浄水による洗浄に加えて、気泡導入による複雑な乱れを伴った撹拌力を生起し、付着した懸濁物を剥離し、押し出すことができる（請求項１）。また上述した本発明の汚れ除去方法においては、投光部と受光部との間に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入しているので、清浄な洗浄水に含まれるガスにより泡が形成されてセンサに付着した汚れを除去することができる（請求項２）。その結果、濃度センサは、常に高い検知精度を確保することが可能となる。
【００１６】
また本発明に係る汚れ除去方法は、気液混合流を前記投光部と前記受光部との間を旋回する旋回流としている。このため、センサの投光面および受光面に気液混合状態の洗浄水が旋回し、よりいっそう効果的にセンサ面に付着した汚れを除去することができる（請求項３）。
この旋回流は、具体的には複数の噴射ノズルを介して前記投光部と受光部との間に導入されて、各噴射ノズルが互いに噴射方向をずらして位相差を設け配置されている（請求項４）。このため、各噴射ノズルから噴射される気液混合流は、センサの投光部および受光部と間を旋回する旋回流となり、センサに付着した汚れを効果的に除去することが可能となる。
【００１７】
また本発明に係る汚れ除去方法は、複数の前記噴射ノズルは、各噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらして配置しているので、筒状の容器にセンサの投光部および受光部が収められている濃度センサにあっては、センサ近傍の水流を効果的に旋回させた旋回流を作ることができ、その旋回流によりセンサに付着した汚れを除去することが可能となる（請求項５）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る汚れ除去方法に関し、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る汚れ除去方法が適用される懸濁物濃度計の主要構成のみを示すブロック図である。この図において１０は、被計測水（図１に図示せず）の中に、後述する気液混合流を噴射するノズルであり、５は、被計測水中に浸漬されて被計測水の懸濁物濃度を検出する透過光型センサの一部である。ちなみにノズル１０から噴射される気液混合流は、洗浄水と気体とが混合された二相状態の流体である。この懸濁物濃度計には、センサ５を洗浄する洗浄液を保持する洗浄液タンク１１が設けられている。この洗浄液タンク１１には、例えば清浄な洗浄水Ｗが蓄えられるようになっている。この洗浄液タンク１１に蓄えられた洗浄水Ｗは、所定の圧力に加圧する水ポンプ１２より加圧される。また懸濁物濃度計には、空気Ａを圧縮する圧縮ポンプ１３と、この圧縮ポンプ１３により圧縮された空気Ａを一時的に蓄える圧力タンク１４が備えられている。
【００１９】
水ポンプ１２により加圧された洗浄水Ｗと圧縮ポンプ１３により圧縮された空気Ａは、それぞれ洗浄水制御弁１５および空気制御弁１６を介して洗浄水Ｗと圧縮空気Ａを混ぜ合わせる混合器１７に送られるようになっている。この混合器１７は、洗浄水Ｗと空気Ａと混ぜ合わせて気液混合状態（二相状態）の流体（気液混合液）を生成する役割を担う。そして混合器１７で生成された気液混合液は、ノズル１０から被計測水Ｍに浸漬されて被計測水Ｍの懸濁物濃度を検出する透過光型センサ５に噴射される。
【００２０】
概略的には、上述したようにしてセンサの汚れを除去する本発明に係る汚れ除去方法が特徴とするところは、予め洗浄液と気体とを混合した気液混合液をセンサの洗浄液とした点、気液混合液を旋回流としてセンサに噴射してセンサを洗浄する点にある。
このような特徴ある本発明に係る汚れ除去方法に関し、図を参照しながらより詳細に説明する。図２は、透過光型懸濁物濃度計のセンサ部を示す概略構成図である。この図において５は前述した透過光型センサであって、図示しない発光部から照射された光を被計測水Ｍ内へ導いて、その端面から被計測水Ｍに光を照射する光ファイバ７を備えている。この光ファイバ７の端面は、被計測水Ｍに光を照射する投光部１を形成している。この投光部１と対峙する位置には、他の光ファイバ７の端面が設けられている。この光ファイバ７は、投光部１から被計測水Ｍに照射された光を、その端面から受光する受光部２を形成するものである。この受光部２から受光した光は、光ファイバ７により図示しない濃度測定部に導かれて、被計測水Ｍにおける懸濁物の濃度を計測する検出信号となる。
【００２１】
この投光部１および受光部２の近傍には、前述したノズル１０が設けられて、その先端から投光部１および受光部２に対して洗浄液Ｗを含む気液混合流が吹きつけられるようになっている。つまり本発明の一実施形態における汚れ除去方法が適用される濃度センサにあっては、ノズル１０から常時または定期的に投光部１および受光部２に対して、洗浄液およびガスを混合した流体（気液混合流）を吹きつけることによって、投光部１や受光部２に付着した懸濁物による汚れを除去している。
【００２２】
さて透過光型の光学式懸濁物濃度計は、投光部１から被計測水Ｍに照射した光が被計測水Ｍに含まれる懸濁物によって受光部２に到達する光の一部が遮られる。したがって、被計測水Ｍの懸濁物濃度が高いほど、被計測水Ｍに含まれる懸濁物によって、投光部１から照射された光が受光部２へ到達する割合が減少する。この減少する割合は、被計測水Ｍに含まれる懸濁物濃度に比例する。光学式懸濁物濃度計は、このような作動原理に基づいて被計測水Ｍの懸濁物濃度を検出する計測装置である。しかし、このように構成された懸濁物濃度計の投光部１または受光部２に被計測水Ｍに含まれる懸濁物が付着すると、受光部２へ到達する受光レベルが低下する。それ故、被計測水Ｍの懸濁物濃度の真値を得ることができず、投光部１や受光部２に付着した懸濁物によって計測誤差を生じることになる。
【００２３】
このため、本発明に係る汚れ除去方法は、常時または定期的にノズル１０から投光部１および受光部２に対して、洗浄液を含む気液混合流を吹きつけることによって、投光部１や受光部２に付着した懸濁物による汚れを除去するものである。ちなみに、このノズル１０から投光部１や受光部２に吹きつける気液混合流は、清浄な洗浄水Ｗに加えて、空気Ａを含む洗浄水である。したがって洗浄水Ｗまたは空気Ａをそれぞれ単独で加えた場合に比べて、投光部１または受光部２に付着した懸濁物の除去能力が高い。つまり洗浄液を気液混合流にすることによって、複雑な乱れを伴った撹拌力を生起し、投光部１および受光部２に付着した懸濁物を剥離させる力を得る。つまり被計測水よりも清浄な洗浄水を導入することで、センサに付着した懸濁物を剥離する効果を高め、かつ剥離した懸濁物の再付着を抑制することができる。また、気液混合流は、気泡が大きくなって行く過程において拡散力を生み出し、投光部１および受光部２から剥離した懸濁物を押し出す効果をもたらす。このため、本発明に係る汚れ除去方法は、効果的に投光部１または受光部２に付着した懸濁物を取り除くことができ、被計測水Ｍの懸濁物濃度の真値を得ることが可能となる。
【００２４】
尚、好ましくはセンサの投光部１および受光部２に吹き付ける気液混合流は、旋回流とすることが望ましい。つまり、投光部１および受光部２の近傍を洗浄液を旋回させることによって、単に気液混合流を吹き付けたときに比べて、より効果的に懸濁物を取り除くことができる。具体的には、透過光型センサ５には、投光部１および受光部２の周囲を覆う図２および３に示すように端部を開放した筒状のケース６が設けられている。ちなみに、図３は、旋回流を理解しやすくするため投光部１および受光部２を省略している。
【００２５】
図３に示すようにノズル１０の噴射口をケース６の内壁面に向かうようにケース６に取り付ける。するとノズル１０からケース６の内部に噴射される洗浄水Ｗおよび空気Ａを含んだ気液混合流は、ケース６の内壁面により、その水平断面状を旋回する旋回流を生じる。このとき気液混合流は、気液混合流に含まれる空気Ａにより得られる浮力によりケース６の内部を旋回しながらケース６の上方へ向かう。
【００２６】
ちなみにケース６内に効果的に旋回流を形成するには、図４（ａ）に示すように気液混合流を噴射するノズル１０を２個、互いにケース６内に同方向の旋回流を生じるように配置することが望ましい。このとき一対のノズル１０は、各噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらして配置するとよい。
またより効果的に旋回流を形成するためノズル１０を例えば３個、４個と増やしてもよい。この場合は、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、気液混合流を噴射するノズル１０を互いにケース６内に同方向の旋回流を生じるように配置すればよい。
【００２７】
尚、上述した汚れ除去方法は、投光部１および受光部２の周囲を覆うケース６を円筒として説明したが、角筒であってもかまわない。この場合、図４（ｄ）に示すようなノズル１０は、近接する内壁面に沿って気液混合流を液面に対して水平に噴射することによって、内壁面内を気液混合流が旋回する旋回流を作ることが可能となる。具体的には、図４（ｄ）に示すようにノズル１０は、ケース６のコーナ部７ａ近傍に複数個設けて、ノズル１０から噴射される気液混合流を内壁面に沿って噴射するようにすれば、より効果的にケース６内を気液混合流が旋回する旋回流を形成することができる。このようにノズル１０を複数設ける場合、ノズル１０相互の角度を変えて旋回流を発生させることに代えて、水ポンプ１２の圧力は同じで、各ノズル径が異なるものを用いたり。各ノズル径は同じで圧力または流速を異ならせることによっても位相差を生み出し、気液混合状態を伴った旋回流を形成することができる。
【００２８】
また図３に示されるように各ノズルは、鉛直方向に位置をずらしたり、各ノズルの角度を変えて設置することができる。このような工夫を施すことによって、より一層激しい撹拌や旋回流を発生させ、より良好な洗浄効果を生じさせることができる。
かくして本発明に係る汚れ除去方法においては、投光部１と受光部２との間に洗浄水と気体とを混合した気液混合流を導入しているので、この気液混合流によって投光部１と受光部２との間に複雑な乱れを伴った撹拌力を生起し、投光部１および受光部２に付着した懸濁物を剥離させる力を得ることができる。また、気液混合流は、気泡が大きくなって行く過程において拡散力を生み出し、投光部１および受光部２から剥離した懸濁物を押し出す効果を得る。このため、本発明に係る汚れ除去方法は、効果的に投光部１または受光部２に付着した懸濁物を取り除くことが可能となる。
【００２９】
また本発明に係る汚れ除去方法は、気液混合流を前記投光部と前記受光部との間を旋回する旋回流としている。このため、センサの投光面および受光面の旋回流によって、一層効果的にセンサ面に付着した汚れを除去することができる。
また投光部１および受光部２に導入される旋回流は、具体的には複数の噴射ノズルを介して前記投光部と受光部との間に導入されて、各噴射ノズルが互いに噴射方向をずらした位相差を設けて配置されている。このため、各噴射ノズルから噴射される気液混合流は、センサの投光部および受光部と間を旋回する旋回流となり、センサに付着した汚れを除去することができる。
【００３０】
また本発明に係る汚れ除去方法は、複数の前記噴射ノズルは、各噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらして配置しているので、筒状の容器にセンサの投光部および受光部が治められている濃度センサの場合、センサ近傍の水流を効果的に旋回させた旋回流を作ることができ、その旋回流によりセンサに付着した汚れを効果的に除去することが可能となる。
【００３１】
更に上述した実施形態においては、噴射ノズルから空気を含む気液混合流を噴出させたが、空気の他に炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス等であってもかまわない。これは、空気を被計測水Ｍに噴出することによって被計測水の特性が変化する虞があるような場合、適切なガス（例えば不活性ガス）を選択することによって、汚れ除去に伴う影響を排除すすることができる。
【００３２】
勿論、本発明に係る汚れ除去方法は、上述した濃度センサの他、ｐＨ計、ＣＯＤ計、ＢＯＤ計等、懸濁液からなる被計測水に浸漬されるセンサに適用することが可能である等、実用上多大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る汚れ除去方法が適用される光学式懸濁物濃度計の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係る汚れ除去方法が適用される光学式濁質濃度計の透過型センサ近傍を示す概略図。
【図３】図２に示す光学式濁質濃度計のケースに取り付けられたノズルによって作られる気液混合流の旋回流を示す図。
【図４】図３に示す光学式濁質濃度計のケースに取り付けたノズルの変形例を示す図。
【図５】従来の光学式濁質濃度計の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３４】
１０      ノズル
１１      洗浄液タンク
１２      水ポンプ
１３      圧縮ポンプ
１４      圧力タンク
１５      洗浄水制御弁
１６      空気制御弁
１７      混合器
【図１】
2005265608.tif 000003
【図２】
2005265608.tif 000004
【図３】
2005265608.tif 000005
【図４】
2005265608.tif 000006
【図５】
2005265608.tif 000007